DE202009007036U1

DE202009007036U1 - Ruder für Schiffe

Info

Publication number: DE202009007036U1
Application number: DE200920007036
Authority: DE
Original assignee: Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering Co Ltd
Current assignee: Hanwha Ocean Co Ltd
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2009-07-23
Anticipated expiration: 2019-05-16

Abstract

Ruder für ein Schiff, das hinter einem Propeller an dem Heck des Schiffs angebracht ist, um die Bewegungsrichtung des Schiffs zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass das Ruder in ein oberes Blatt und ein unteres Blatt auf einer Achse des Propellers unterteilt ist, dass Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter des Ruders in einem vorgegebenen Verdrehungswinkel auf einer Achse des Propellers so verdreht sind, dass die Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter auf eine von dem Propeller induzierte ankommende Drehströmung hin vorgespannt sind, und dass in den Hinterkantenabschnitten der oberen und unteren Blätter Abschnitte nahe der Achse des Propellers in vertikaler Richtung einen Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt bilden, in dem der Verdrehungswinkel variiert.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Ruder für Schiffe, insbesondere auf ein Schiffsruder, das Hinterkantenabschnitte mit asymmetrischem Querschnitt aufweist, der in spannweitiger Richtung des Ruders mit einer schrägen oder gebogenen Linie variiert.
Beschreibung der verwandten Technik
Im Allgemeinen befinden sich Schiffsruder hinter dem Propeller eines Schiffs, um die Bewegungsrichtung des Schiffs zu steuern. In diesem Fall unterliegen die Ruder propellerinduzierten Geschwindigkeiten und propellerinduzierten Strömungswinkeln, die entlang der Ruderspannweite variieren. Die induzierte Strömung erzeugt unterschiedlichen Druck auf der rechten und linken Seite des Ruders gemäß oberen und unteren Positionen auf einer Achse des Propellers. Wenn man das Ruder von der Sicht hinter dem Schiff aus betrachtet, erzeugt ein rechtsdrehender Propeller eine Druckverteilung auf der Ruderoberfläche, so dass eine Druckseite an einem linken oberen Abschnitt und einem rechten unteren Abschnitt des Ruders erzeugt wird, und eine Sogseite an einem rechten oberen Abschnitt und einem linken unteren Abschnitt davon erzeugt wird. Demgemäß verursacht, wenn sich ein Ruder mit symmetrischem Querschnitt hinter einem Hochgeschwindigkeits-(20 Knoten oder mehr) oder hochbelasteten Propeller eines Schiffs befindet, die Sogdruckspitze auf der Oberfläche des Ruders, wo die Sogseite erzeugt wird, eine Kavitation. Um die Kavitation auf der Ruderoberfläche zu unterdrücken, wurden asymmetrische Ruder entwickelt, die Anströmkantenabschnitte aufweisen, d. h. Vorderteile der oberen und unteren Blätter der Ruder auf der Achse des Propellers, oder Hinterkantenabschnitte, d. h. hintere Teile der oberen und unteren Blätter, die so verdreht sind, dass sie entlang der ge samten Spannweite Profile aufweisen, die mit der propellerinduzierten Strömung in das Ruder ausgerichtet sind. Mit anderen Worten sind, wenn man das Ruder von der Sicht hinter dem Schiff aus betrachtet, wobei sich der Propeller nach rechts um das Ruder dreht, die Anströmkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter eines solchen herkömmlichen asymmetrischen Ruders auf der Achse des Propellers zu der Backbord- bzw. der Steuerbord-Seite hin verdreht, oder die Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter sind zu der Steuerbord- bzw. der Backbord-Seite hin verdreht. Bei dieser Struktur sind die Anström- oder Hinterkantenabschnitte des Ruders asymmetrisch auf der Achse des Propellers angebracht. Folglich ist es möglich, den oberen Sogdruckbereich entlang den Anströmkantenabschnitten des Ruders, der normalerweise die Kavitation auf der Ruderoberfläche verursacht, zu verkleinern, wodurch die Probleme der herkömmlichen symmetrischen Ruder gelöst werden.
Da die Anström- oder Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter des Ruders, die auf der Achse des Propellers zentriert sind, zu den Backbord- und Steuerbord-Seiten hin verdreht sind, weist jedoch das herkömmliche asymmetrische Ruder einen diskontinuierlichen Querschnitt auf und muss zum Zwecke der Struktursteifigkeit eine Scherenplatte enthalten. Des Weiteren ist ein asymmetrisches Ruder mit Anströmkante mit einem diskontinuierlichen Querschnitt aufgrund einer Nabenverwirbelung des Propellers anfälliger für Kavitation auf den diskontinuierlichen Oberflächen der Anströmkantenabschnitte und der Scherenplatte. Andererseits ist ein asymmetrisches Ruder mit Hinterkante anfällig für Rudervibration, die durch die Erzeugung einer starken Verwirbelung hinter einem diskontinuierlichen Abschnitt der Hinterkantenabschnitte erzeugt wird, und unterliegt der Verschlechterung der Struktursicherheit aufgrund des langen diskontinuierlichen Abschnitts in Längsrichtung des Ruders im Vergleich zu asymmetrischen Rudern mit Anströmkante.
Beispiele für ein asymmetrisches Ruder mit Hinterkante sind in DE 20 2007 017 448 U1 , JP H54-140903 , usw. beschrieben.
Des Weiteren offenbaren, um die diskontinuierliche Oberfläche eines asymmetrisch angeordneten Abschnitts zwischen den Anströmkantenabschnitten der oberen und unteren Blätter in dem asymmetrischen Ruder mit Anströmkante zu minimieren, die Koreanische Gebrauchsmustereintragung Nr. 20-395385 , die Koreanische Patentveröffentlichung Nr. 10-2008-0061706 , usw. asymmetrische Ruder mit Anströmkante, die den Verdrehungswinkel der Anströmkantenabschnitte in einem vorgegebenen Abschnitt der Anströmkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter auf der Achse des Propellers linear verkleinern, so dass die Anströmkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter eine kontinuierliche Oberfläche bilden.
Derartige herkömmliche Techniken stellen jedoch keine zufriedenstellende Wirkung bereit und weisen zu der vorliegenden Offenbarung völlig unterschiedliche Konfigurationen und Operationen auf.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung ist darauf gerichtet, die Probleme der oben beschriebenen herkömmlichen Techniken zu lösen, und eine Ausführungsform beinhaltet ein Ruder, insbesondere ein asymmetrisches Ruder mit Hinterkante, das das Risiko von Kavitationserosionsschäden aufgrund der durch den rotierenden Propeller auf das Ruder induzierten beschleunigten Querströmung verringern kann, während es die Erzeugung einer Verwirbelung hinter einem diskontinuierlichen Querschnitt von Hinterkantenabschnitten verhindert, und das eine verbesserte Struktur hinsichtlich eines langen diskontinuierlichen Abschnitts in Längsrichtung des Ruders im Vergleich zu asymmetrischen Rudern mit Anströmkante aufweist.
Gemäß einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein Ruder für ein Schiff bereit, das hinter einem Propeller am Heck des Schiffs angebracht ist, um die Bewegungsrichtung des Schiffs zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass das Ruder in ein oberes Blatt und ein unteres Blatt auf der Achse des Propellers geteilt ist, dass Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter des Ruders in einem vorgegebenen Verdrehungswinkel auf der Achse des Propellers verdreht sind, so dass die Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter auf eine von dem Propeller induzierte ankommende Drehströmung vorgespannt sind, und in den Hinterkantenabschnitten der oberen und unteren Blätter Ab schnitte nahe der Achse des Propellers in vertikaler Richtung einen Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt bilden, in dem der Verdrehungswinkel variiert.
Die Hinterkantenabschnitte können einen Oberseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt aufweisen, der von der Oberseite des Hinterkantenabschnitts des oberen Blatts bis zu dem oberen Ende des Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitts definiert ist, und einen Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt, der von der Unterseite des Hinterkantenabschnitts des unteren Blatts bis zu dem unteren Ende des Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitts definiert ist und den Verdrehungswinkel hält, wobei der Verdrehungswinkel in jedem der Oberseite- und Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitte gehalten wird, und der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt kann das untere Ende des Oberseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitts und das obere Ende des Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitts miteinander verbinden.
Der Propeller kann sich in rechtsdrehender Richtung zentriert auf dem Ruder drehen, und die Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter können zu der Backbord- bzw. Steuerbord-Seite des Schiffs auf der Achse des Propellers verdreht werden.
Jeder der Oberseite- und Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitte kann in einem Winkel von 2 bis 8 Grad um die Achse des Propellers verdreht werden.
Die Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter können asymmetrische Querschnitte aufweisen, die durch linear oder gebogen verdrehte Querschnitte der Hinterkantenabschnitte ausgebildet sind, unter Bezug auf eine imaginäre Querschnittsmittelachse parallel zu der Achse des Propellers in vertikaler Richtung, an einem Schnittpunkt zwischen der imaginären Querschnittsmittelachse und einer Mittelachse an der maximalen Stärke des Ruders der Breite nach.
Der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt kann eine schräge oder gebogene Linienform aufweisen, in der der Verdrehungswinkel linear oder gebogen variiert.
Der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt kann eine vertikale Länge aufweisen, die 30 bis 60% des Radius des Propellers entspricht.
Die vertikale Länge des oberen Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitts auf der Achse des Propellers kann 20 bis 50% der Spannweite des oberen Blatts des Ruders betragen, und die vertikale Länge des unteren Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitts auf der Achse des Propellers kann größer als 0 bis 20% der Spannweite des unteren Blatts des Ruders sein.
Bei den Verdrehungs-Hinterkantenabschnitten kann ein Versatzabstand der Hinterkantenabschnitte zu der Mittelachse des Abschnitts des Ruders auf die Hälfte der maximalen Stärke des Abschnitts des Ruders begrenzt sein.
Gemäß einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein Ruder für ein Schiff bereit, das hinter einem Propeller an dem Heck des Schiffs angebracht ist, um die Bewegungsrichtung des Schiffs zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass das Ruder in ein oberes Blatt und ein unteres Blatt auf der Achse des Propellers geteilt ist, dass ein Hinterkantenabschnitt des unteren Blatts des Ruders in einem vorgegebenen Verdrehungswinkel auf der Achse des Propellers verdreht ist, so dass der Hinterkantenabschnitt des unteren Blatts auf eine von dem Propeller induzierte ankommende Drehströmung vorgespannt ist, und in dem Hinterkantenabschnitt des unteren Blatts ein Abschnitt nahe der Achse des Propellers in vertikaler Richtung einen Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt bildet, in dem der Verdrehungswinkel variiert.
Der Hinterkantenabschnitt des unteren Blatts kann einen Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt aufweisen, der von der Unterseite des Hinterkantenabschnitts des unteren Blatts bis zu dem unteren Ende des Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitts definiert ist, wobei der Verdrehungswinkel in dem Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt gehalten wird, und der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt kann das untere Ende des Hinterkantenabschnitts des oberen Blatts und das obere Ende des Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitts miteinander verbinden.
Der Hinterkantenabschnitt des oberen Blatts kann mit der Achse des Propellers zusammenfallen, und der Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt kann in einem Winkel von 2 bis 8 Grad um die Achse des Propellers verdreht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein Ruder für ein Schiff bereit, das hinter einem Propeller an dem Heck des Schiffs angeordnet ist, um die Bewegungsrichtung des Schiffs zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass das Ruder in ein oberes Blatt und ein unteres Blatt auf der Achse des Propellers geteilt ist, dass der Hinterkantenabschnitt des unteren Blatts oder die Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter des Ruders in einem vorgegebenen Verdrehungswinkel auf der Achse des Propellers verdreht sind, so dass die Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter auf eine von dem Propeller induzierte ankommende Drehströmung vorgespannt sind, wobei die Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter eine Phasendifferenz in vertikaler Richtung zwischen dem unteren Ende des Hinterkantenabschnitts des oberen Blatts und dem oberen Ende des Hinterkantenabschnitts des unteren Blatts haben.
Das untere Ende des Hinterkantenabschnitts des oberen Blatts kann linear oder gebogen mit dem oberen Ende des Hinterkantenabschnitts des unteren Blatts verbunden sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Teilseitenansicht eines Schiffs mit einem Ruder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Ruders gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine Rückansicht des Ruders von 2; und
4 ist eine Draufsicht auf das Ruder gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Einzelnen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Unter Bezug auf 1 ist ein Schiffsruder 4 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung hinter einem Propeller 2 vorgesehen, der am Heck eines Schiffs 1 angebracht ist, um die Bewegungsrichtung des Schiffs 1 zu steuern.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Vollspatenruder als ein Beispiel des Ruders 4 gezeigt. Das Ruder 4 ist an einem Ruderschacht 3 vorgesehen, der sich am Heck des Schiffs 1 befindet. 1 zeigt das mit dem Ruderschacht 3 verbundene Ruder, und 2 und 4 zeigen nur das Ruder.
In letzter Zeit wurden Vollspatenruder für große Schiffe entwickelt.
Das Vollspatenruder ist an seiner oberen Oberfläche mit einem Ruderschaft ausgebildet, der am Heck über Lager in die untere Oberfläche des Ruderschachts eingeführt ist, so dass das Vollspatenruder drehbar durch den Ruderschacht gestützt werden kann. Ein derartiges Vollspatenruder ist im Stand der Technik bekannt, und Einzelheiten davon sind in 1 nicht gezeigt.
Das Ruder 4 ist im Allgemeinen in ein oberes Blatt 4a und ein unteres Blatt 4b auf einer Achse L1 des Propellers 2 geteilt. Sowohl das obere Blatt 4a als auch das untere Blatt 4b sind in einen Anströmkantenabschnitt 41, der einem Vorderabschnitt des Ruders entspricht, und einen Hinterkantenabschnitt 42, der einem Hinterabschnitt des Ruders entspricht, geteilt. Unter Bezug auf 2 beziehen sich die Ausdrücke „Anströmkantenabschnitt" und „Hinterkantenabschnitt" auf die vorderen und hinteren Abschnitte des Ruders 4 jeweils bezogen auf eine Mittelachse L3 an der maximalen Stärke der Breite nach.
Bei dem Ruder 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Hinterkantenabschnitte 42 in einem vorgegebenen Verdrehungswinkel auf einer Achse L1 des Propellers 2 so verdreht, dass die Hinterkantenabschnitte 42 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b auf eine von dem Propeller 2 induzierte ankommende Drehströmung vorgespannt sind. Des Weiteren bilden in den Hinterkantenabschnitten 42 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b Abschnitte nahe der Achse L1 des Propellers 2 in vertikaler Richtung einen Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt, in dem der Verdrehungswinkel variiert.
Mit anderen Worten bildet in den Hinterkantenabschnitten 42 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b der Abschnitt nahe der Achse L1 des Propellers 2 in vertikaler Richtung einen schrägen Übergangsabschnitt, in dem der Verdrehungswinkel in vertikaler Richtung bezüglich der Achse L1 des Propellers 2 linear variiert.
Des Weiteren wird ein Oberseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt von der Oberseite des Hinterkantenabschnitts 42 des oberen Blatts 4a bis zu dem oberen Ende des Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitts definiert, und ein Unterseite-Verdrehungswinkel- Halteabschnitt wird von der Unterseite des Hinterkantenabschnitts 42 des unteren Blatts 4b bis zu dem unteren Ende des Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitts definiert.
Vorliegend wird der Abschnitt, in dem der Verdrehungswinkel in dem Hinterkantenabschnitt 42 des oberen Blatts 4a auf der Achse L1 des Propellers 2 gehalten wird, als Oberseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt 42a bezeichnet, und der Abschnitt, in dem der Verdrehungswinkel in dem Hinterkantenabschnitt 42 des unteren Blatts 4b auf der Achse L1 des Propellers 2 gehalten wird, wird als Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt 42b bezeichnet. Des Weiteren wird der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt, in dem der Verdrehungswinkel variiert, mit dem Bezugszeichen 42c bezeichnet.
Der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt 42c verbindet das untere Ende des Oberseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitts 42a und das obere Ende des Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitts 42b miteinander.
Obwohl der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt 42c bei dieser Ausführungsform mit einer schrägen Linienform gezeigt ist, die sich linear verändert, kann der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt 42c eine Bogenform aufweisen, die sich gebogen verändert.
Somit gibt es gemäß dieser Ausführungsform eine Phasendifferenz in vertikaler Richtung zwischen dem unteren Ende des Hinterkantenabschnitts 42 des oberen Blatts 4a und dem oberen Ende des Hinterkantenabschnitts 42 des unteren Blatts 4b, und das untere Ende des Hinterkantenabschnitts 42 des oberen Blatts 4a ist schräg oder gebogen mit dem oberen Ende der Hinterkante 42 des unteren Blatts 4b verbunden.
Genauer gesagt werden, wenn man das Ruder 4 von der Sicht hinter dem Schiff aus betrachtet, wobei sich der Propeller 2 in rechtsdrehender Richtung um das Ruder 4 dreht, die Hinterkantenabschnitte 42 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b auf der Achse L1 des Propellers 2 zu der Backbord-Seite bzw. der Steuerbord-Seite hin verdreht.
Wenn die Anströmkantenabschnitte 41 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b in einem vorgegebenen Winkel auf der Achse L1 des Propellers 2 verdreht werden, müssen die Anströmkantenabschnitte 41 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b zu der Backbord- bzw. Steuerbord-Seite des Schiffs hin verdreht werden, um den asymmetrischen Druck auszugleichen, der wegen des auf das Ruder ausgeübten Anströmflusses auf die Ru deroberfläche wirkt und sich wegen des in eine Richtung (rechtsdrehende Richtung) drehenden Propellers in eine Richtung dreht. Wenn jedoch die Hinterkantenabschnitte 42 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b in einem vorgegebenen Winkel auf der Achse L1 des Propellers 2 verdreht werden, werden die Hinterkantenabschnitte 42 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b zu der Steuerbord-Seite bzw. der Backbord-Seite des Schiffs hin verdreht, um den asymmetrischen Druck auszugleichen, der wegen des auf das Ruder ausgeübten Anströmflusses auf die Ruderoberfläche wirkt und sich wegen des in eine Richtung (rechtsdrehende Richtung) drehenden Propellers in eine Richtung dreht.
Des Weiteren ist, wie in 3 klar gezeigt ist, der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt 42c in schräger Linienform ausgebildet, in der der Verdrehungswinkel des Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitts 42c linear variiert.
In 3 gibt ein schwarzer Punkt die Achse L1 des Propellers 2 an, und L2 gibt die Längsmittelachse des Ruders 4 an, die die Achse L1 des Propellers 2 schneidet. Hier ist der Hinterkantenabschnitt 42 des oberen Blatts 4a auf einen Abschnitt D₁ von der Oberseite des Ruders 4 bis zu der Achse L1 des Propellers 2 eingestellt, und der Hinterkantenabschnitt 42 des unteren Blatts 4b ist auf einen Abschnitt D₂ von der Unterseite des Ruders 4 bis zu der Achse L1 des Propellers 2 eingestellt. Des Weiteren sind die oberen und unteren Blätter 4a und 4b auf der Achse L1 des Propellers 2 jeweils mit Abschnitten d₁, d₂ versehen, in denen die Verdrehungswinkel von den unteren und oberen Enden jedes der Hinterkantenabschnitte 42 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b bis zu einem Abschnitt nahe der Achse L1 des Propellers 2 gehalten werden. Der Abschnitt d₁ bildet den Oberseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt 42a und der Abschnitt d₂ bildet den Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt 42b. Des Weiteren bildet ein Abschnitt d₃ zwischen dem Abschnitt d₁ und dem Abschnitt d₂ den Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt 42c, in dem der Verdrehungswinkel der Hinterkanten 42 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b variiert.
Hier kann der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt 42c eine vertikale Länge (die Länge des Abschnitts d₃) aufweisen, die 30 bis 60% des Radius des Propellers 2 entspricht. Insbesondere kann in dem Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt 42c ein Abschnitt d₃₁ des Hinterkantenabschnitts 42 des oberen Blatts 4a auf der Achse L1 des Pro pellers 2 eine vertikale Länge (die Länge des Abschnitts d₃₁) in dem Bereich von 20 bis 50% der vertikalen Länge (der Länge des Abschnitts D₁) des Hinterkantenabschnitts 42 des oberen Blatts 4a aufweisen, und ein Abschnitt d₃₂ des Hinterkantenabschnitts 42 des unteren Blatts 4b auf der Achse L1 des Propellers 2 kann eine vertikale Länge (die Länge des Abschnitts d₃₂) in dem Bereich von größer als 0 bis 20% der vertikalen Länge (der Länge des Abschnitts D₂) der Hinterkante 42 des unteren Blatts 4b aufweisen. Somit haben gemäß dieser Ausführungsform der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt des oberen Blatts und der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt des unteren Blatts auf der Achse des Propellers unterschiedliche Längen. Diese Konfiguration wird vorgesehen, weil die auf der Ruderoberfläche durch die von dem Propeller induzierte ankommende Drehströmung erzeugte Kavitation in der Praxis auf dem unteren Blatt des Ruders heftiger ist, als auf dem oberen Blatt des Ruders. Das heißt, die Kavitation kann weiter unterdrückt werden, indem die Länge des Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitts auf der unteren Seite des Ruders wie bei dem Ruder gemäß der vorliegenden Ausführungsform verringert wird.
Bei dem Ruder 4 können die Hinterkantenabschnitte 42 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b und die vertikalen Längenabschnitte des Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitts 42a gemäß der Lage des Ruders 4 und des Propellers 2 symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet werden.
Des Weiteren können, wie in 4 gezeigt ist, der Oberseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt 42a in dem Hinterkantenabschnitt 42 des oberen Blatts 4a und der Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt 42b in dem Hinterkantenabschnitt 42 des unteren Blatts 4b in einem Winkel (α, β) von 2 bis 8 Grad um die Achse L1 des Propellers 2 verdreht werden. Hier wird angemerkt, dass der Winkel α gleich dem Winkel β oder unterschiedlich davon sein kann.
Des Weiteren werden bei dieser Ausführungsform sowohl die Hinterkantenabschnitte 42 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b des Ruders 4 um die imaginäre Querschnitts-Mittelachse parallel zu der Achse L1 des Propellers 2 im Schnittpunkt zwischen der imaginären Querschnitts-Mittelachse parallel zu der Achse L1 des Propellers 2 in vertikaler Richtung und der Mittelachse L3 an der maximalen Stärke des Ruders 4 der Breite nach verdreht, wie in 4 gezeigt ist.
Bei dieser Ausführungsform sind die Hinterkantenabschnitte 42 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b des Ruders 4 so gezeigt, dass sie asymmetrische Querschnitte aufweisen, die durch lineares Verdrehen der Querschnitte der Hinterkantenabschnitte 42 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b unter Bezug auf eine imaginäre Querschnitts-Mittelachse parallel zu der Achse L1 des Propellers 2 in vertikaler Richtung an einem Schnittpunkt zwischen der imaginären Querschnitts-Mittelachse und der Mittelachse L3 an der maximalen Stärke des Ruders 4 der Breite nach gebildet werden. Die asymmetrischen Querschnitte können jedoch durch gebogenes Verdrehen der Querschnitte der Hinterkantenabschnitte 42 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b unter Bezug auf die imaginäre Querschnitts-Mittelachse parallel zu der Achse L1 des Propellers 2 in vertikaler Richtung gebildet werden. Anders ausgedrückt kann, obwohl die Referenzlinie des Verdrehungswinkels (α, β) in 4 als gerade Linie gezeigt ist, dies auch eine gebogene Linie sein.
Somit werden gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Hinterkantenabschnitte 42 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b des Ruders 4 in einem vorgegebenen Winkel auf der Achse L1 des Propellers 2 verdreht, anstatt die Anströmkantenabschnitte 41 der oberen und unteren Blätter 4a und 4b in einem vorgegebenen Winkel auf der Achse L1 des Propellers 2 zu verdrehen. Des Weiteren bilden bei den Hinterkantenabschnitten 42 des Ruders 4 gemäß dieser Ausführungsform Abschnitte der oberen und unteren Blätter 4a und 4b nahe der Achse L1 des Propellers 2 in vertikaler Richtung den Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt, in dem der Verdrehungswinkel variiert. Somit weisen die Anströmkantenabschnitte 41 des Ruders 4 keine diskontinuierliche Fläche auf, und die Hinterkantenabschnitte 42 des Ruders 4 weisen an den asymmetrisch angeordneten Abschnitten in den oberen und unteren Blättern eine minimierte diskontinuierliche Fläche auf, wodurch das Risiko von Kavitationserosionsschäden aufgrund der von dem drehenden Propeller auf das Ruder induzierten beschleunigten Querströmung reduziert wird, während die Kavitation auf der Ruderoberfläche um die diskontinuierliche Fläche herum an den asymmetrisch angeordneten Abschnitten der Anström- oder Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter durch eine an einer Nabe 2a des Propellers 2 erzeugte Verwirbelung verhindert wird.
Andererseits können, obwohl dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, falls das Ruder ein Hornruder ist, die Hinterkantenabschnitte 42 des Ruders 4 in einem vorgegebenen Verdrehungswinkel auf der Achse L1 des Propellers 2 so verdreht werden, dass nur die Hinterkantenabschnitte 42 des unteren Blatts 4b auf die von dem Propeller 2 induzierte ankommende Drehströmung hin vorgespannt werden. Dies ist hier so zu verstehen, dass in dem Hinterkantenabschnitt des unteren Blatts 4b ein Abschnitt nahe der Achse L1 des Propellers 2 in vertikaler Richtung einen Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt bildet, in dem der Verdrehungswinkel variiert.
Bei dem Hornruder bildet ein Abschnitt von der Unterseite des Hinterkantenabschnitts 42 des unteren Blatts 4b bis zu dem unteren Ende des Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitts einen Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt, an dem der Verdrehungswinkel gehalten wird, und der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt verbindet das untere Ende des Hinterkantenabschnitts 42 des oberen Blatts 4a und das obere Ende des Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitts miteinander. Hier fallt der Hinterkantenabschnitt 42 des oberen Blatts 4a mit der Achse L1 des Propellers 2 zusammen, und nur der Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt in dem Hinterkantenabschnitt 42 des unteren Blatts 4b des Ruders 4 wird in einem Winkel von 2 bis 8 Grad um die Achse L1 des Propellers 2 verdreht.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, weist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung das Ruder anstelle von verdrehten Anströmkantenabschnitten Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter auf, die in einem vorgegebenen Winkel auf der Achse eines Propellers verdreht sind. Des Weiteren bilden bei den Hinterkantenabschnitten des Ruders gemäß dieser Ausführungsform Abschnitte der oberen und unteren Blätter nahe der Achse des Propellers in vertikaler Richtung einen Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt, in dem der Verdrehungswinkel variiert. Somit weisen die Anströmkantenabschnitte des Ruders keine diskontinuierliche Fläche auf, und die Hinterkantenabschnitte des Ruders weisen eine minimierte diskontinuierliche Fläche an asymmetrisch angebrachten Abschnitten in den oberen und unteren Blättern auf, wodurch das Risiko von Kavitationserosionsschäden aufgrund der von dem drehenden Propeller auf das Ruder induzierten beschleunigten Querströmung verringert wird, während Kavitation auf der Ruderoberfläche um die diskontinuierliche Fläche herum an den asymmetrisch angeordneten Abschnitten in den Hinterkantenabschnitten der oberen und unteren Blätter durch eine an einer Nabe des Propellers erzeugte Verwirbelung verhindert wird.
Bei dem herkömmlichen Ruder kann, da sich die Anströmkantenabschnitte in der von dem Propeller induzierten komplexen Strömung befinden, eine Veränderung der Krümmung der Anströmkantenabschnitte einen Kavitationserosionsschaden der Ruderoberfläche verursachen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist jedoch das Ruder die asymmetrischen Hinterkantenabschnitte auf, um die Veränderung der Krümmung der Anströmkantenabschnitte zu verhindern, so dass im Hinblick auf Ruderkavitation Vorzüge bereitgestellt werden.
Des Weiteren stellt, wenn die Anströmkantenabschnitte und die Hinterkantenabschnitte im gleichen Winkel verdreht werden, die Asymmetrie der Hinterkantenabschnitte eine verbesserte Querschnittsdruckverteilung im Vergleich mit der Asymmetrie der Anströmkantenabschnitte bezüglich der Kavitation bereit. Demgemäß ist es unwahrscheinlich, dass das Ruder gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu den asymmetrischen Anströmkantenrudern einen Kavitationsschaden erfährt.
Des Weiteren zeigen die Anströmkantenabschnitte des Ruders eine starke Änderung der Krümmung, wohingegen die Hinterkantenabschnitte eine lineare Form aufweisen. Demgemäß ermöglicht die vorliegende Offenbarung eine einfache Herstellung kontinuierlicher asymmetrischer Ruder.
Die verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen bereit zu stellen. Die Gesamtheit des deutschen Patents, der deutschen Patentanmeldungen, der ausländischen Patente, der ausländischen Patentanmeldungen und der Nicht-Patent-Veröffentlichungen, auf die in dieser Beschreibung Bezug genommen wurde und/oder die in dem Anmeldedatenblatt aufgelistet sind, wird hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen. Aspekte der Ausführungsformen können bei Bedarf modifiziert werden, um Konzepte der verschiedenen Patente, Anmeldungen und Veröffentlichungen zu verwenden, um noch weitere Ausführungsformen bereit zu stellen.
Diese und weitere Veränderungen können an den Ausführungsformen im Lichte der vorstehend erläuterten Beschreibung vorgenommen werden. Im Allgemeinen sollten in den folgenden Ansprüchen die verwendeten Begriffe nicht so ausgelegt werden, dass sie die Ansprüche auf die spezifischen in der Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Ausführungsformen beschränken, sondern sollten so ausgelegt werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu denen die Ansprüche berechtigt sind, umfassen. Demgemäß werden die Ansprüche nicht durch die Offenbarung eingeschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 202007017448 U1 [0004]
- JP 54-140903 [0004]
- KR 20-395385 [0005]
- KR 10-2008-0061706 [0005]

Claims

Ruder für ein Schiff, das hinter einem Propeller an dem Heck des Schiffs angebracht ist, um die Bewegungsrichtung des Schiffs zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass das Ruder in ein oberes Blatt und ein unteres Blatt auf einer Achse des Propellers unterteilt ist, dass Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter des Ruders in einem vorgegebenen Verdrehungswinkel auf einer Achse des Propellers so verdreht sind, dass die Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter auf eine von dem Propeller induzierte ankommende Drehströmung hin vorgespannt sind, und dass in den Hinterkantenabschnitten der oberen und unteren Blätter Abschnitte nahe der Achse des Propellers in vertikaler Richtung einen Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt bilden, in dem der Verdrehungswinkel variiert.
Ruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterkantenabschnitte einen Oberseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt aufweisen, der von der Oberseite des Hinterkantenabschnitts des oberen Blatts bis zu dem oberen Ende des Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitts definiert ist, und einen Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt, der von der Unterseite des Hinterkantenabschnitts des unteren Blatts bis zu dem unteren Ende des Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitts definiert ist, wobei der Verdrehungswinkel in jedem der Oberseite- und Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitte gehalten wird, und dass der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt das untere Ende des Oberseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitts und das obere Ende des Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitts miteinander verbindet.
Ruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Propeller in rechtsdrehender Richtung zentriert auf dem Ruder dreht, und die Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter zu der Steuerbord- bzw. Backbord-Seite des Schiffs auf der Achse des Propellers verdreht sind.
Ruder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Oberseite- und Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitte in einem Winkel von 2 bis 8 Grad um die Achse des Propellers verdreht ist.
Ruder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter asymmetrische Querschnitte aufweisen, die durch linear oder gebogen verdrehende Querschnitte der Hinterkantenabschnitte gebildet werden, unter Bezug auf eine imaginäre Querschnittsmittelachse parallel zu der Achse des Propellers in vertikaler Richtung, an einem Schnittpunkt zwischen der imaginären Querschnittsmittelachse und einer Mittelachse an der maximalen Stärke des Ruders der Breite nach.
Ruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt eine schräge Form aufweist, die linear variiert, oder eine gebogene Linienform, die gebogen variiert.
Ruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt eine vertikale Länge aufweist, die 30 bis 60% des Radius des Propellers entspricht.
Ruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Länge des oberen Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitts auf der Achse des Propellers 20~50% der Spannweite des oberen Blatts des Ruders beträgt und die vertikale Länge des unteren Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitts auf der Achse des Propellers größer als 0 bis 20% der Spannweite des unteren Blatts des Ruders ist.
Ruder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verdrehungshinterkanten-Abschnitten ein Versatzabstand der Hinterkantenabschnitte zu der Mittelachse des Abschnitts des Ruders auf die Hälfte der maximalen Stärke des Abschnitts des Ruders begrenzt ist.
Ruder für ein Schiff, das hinter einem Propeller an dem Heck des Schiffs ange bracht ist, um die Bewegungsrichtung des Schiffs zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass das Ruder in ein oberes Blatt und ein unteres Blatt auf einer Achse des Propellers unterteilt ist, dass ein Hinterkantenabschnitt des unteren Blatts des Ruders in einem vorgegebenen Verdrehungswinkel auf einer Achse des Propellers so verdreht ist, dass der Hinterkantenabschnitt des unteren Blatts auf eine von dem Propeller induzierte ankommende Drehströmung hin vorgespannt ist, und dass in dem Hinterkantenabschnitt des unteren Blatts ein Abschnitt nahe der Achse des Propellers in vertikaler Richtung einen Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt bildet, in dem der Verdrehungswinkel variiert.
Ruder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinterkantenabschnitt des unteren Blatts einen Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt aufweist, der von der Unterseite des Hinterkantenabschnitts des unteren Blatts bis zu dem unteren Ende des Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitts definiert ist, wobei der Verdrehungswinkel in dem Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt gehalten wird, und dass der Verdrehungswinkel-Übergangsabschnitt das untere Ende des Hinterkantenabschnitts des oberen Blatts und das obere Ende des Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitts miteinander verbindet.
Ruder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinterkantenabschnitt des oberen Blatts mit der Achse des Propellers zusammenfällt, und der Unterseite-Verdrehungswinkel-Halteabschnitt in einem Winkel von 2 bis 8 Grad um die Achse des Propellers verdreht ist.
Ruder für ein Schiff, das hinter einem Propeller an dem Heck des Schiffs angebracht ist, um die Bewegungsrichtung des Schiffs zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass das Ruder in ein oberes Blatt und ein unteres Blatt auf einer Achse des Propellers unterteilt ist, dass ein Hinterkantenabschnitt des unteren Blatts oder Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter des Ruders in einem vorgegebenen Verdrehungswinkel auf einer Achse des Propellers so verdreht sind, dass die Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter auf eine von dem Propeller induzierte ankommende Drehströmung hin vorgespannt sind, wobei die Hinterkantenabschnitte der oberen und unteren Blätter eine Phasendifferenz in vertikaler Richtung zwischen dem unteren Ende des Hinterkantenabschnitts des oberen Blatts und dem oberen Ende des Hinterkantenabschnitts des unteren Blatts aufweisen.
Ruder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende des Hinterkantenabschnitts des oberen Blatts linear oder gebogen mit dem oberen Ende des Hinterkantenabschnitts des unteren Blatts verbunden ist.